Sami Frey naît sous le nom d'état civil de Sami Frei le 13 octobre 1937, au 2 place du Docteur-Alfred-Fournier (hôpital Saint-Louis), dans le 10e arrondissement de Paris, de Mendel Frei et de Perla Wolf, qui sont des Juifs polonais immigrés en France, alors domiciliés au 17 boulevard de Belleville dans le 19e arrondissement de Paris. Son père est maroquinier, né le 2 novembre 1912 à Cuzmiska. Sa mère est sans profession, née le 2 décembre 1913 à Drabobwzegi.
Il est âgé de 2 ans quand son père meurt à l’âge de 27 ans en 1939 à Paris. Il a 5 ans lorsque sa mère est déportée de Drancy vers Auschwitz le 14 septembre 1942, dont elle ne va pas revenir. Sa dernière adresse connue est toujours au 17 boulevard de Belleville.
Après l'arrestation de sa mère, Sami Frei vit avec une partie de sa famille sous une fausse identité à Saint-Avit-les-Guespières en Eure-et-Loir, dans la maison du gardien du château où les Allemands se sont installés. Il va à l'école dans le village voisin de Saint-Denis-les-Ponts. En 1944, lors d'une visite médicale, un médecin scolaire découvre que Sami Frei est juif. Ses proches et lui se réfugient alors à Rodez.
Carrière
Élève du cours Simon, Sami Frey obtient dès 1960 un rôle clé dans La Vérité, film très attendu d'Henri-Georges Clouzot, avec Brigitte Bardot et Marie-Josée Nat comme partenaires féminines.
En 1966-1968, il participe à de nombreux spectacles mis en scène au théâtre Antoine par Claude Régy, et contribue à la révélation en France du théâtre anglais contemporain, Harold Pinter en tête.
Au cinéma, il est choisi par des auteurs tels que Georges Franju, Michel Deville, Godard, Pollet, Klein, 1966), Rappeneau, Charles Belmont, Rak, Sautet, Duras, Serreau, Miller, Doillon, Rouffio, Margarethe.
En 1974, il réalise Autour de Jeanne Dielman, le making-of en noir et blanc de Jeanne Dielman, 23, quai du commerce, 1080 Bruxelles de Chantal Akerman.
Sami Frey est d'abord le compagnon de l'actrice Pascale Audret, sœur du chanteur Hugues Aufray.
À la suite du film La Vérité en 1960 qu'il tourne avec Brigitte Bardot, il quitte Audret pour vivre un amour passionné avec Bardot, alors mariée avec Jacques Charrier. Cet amour dure trois ans.
Il a par la suite été le compagnon de la comédienne Delphine Seyrig.